一种防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的系统及方法与流程

本发明涉及带钢热镀锌技术，具体涉及一种防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的系统及方法。

背景技术：

1、在连续热镀锌生产中，锌锅内的底渣与边渣问题是长期存在的工艺难题。对于高铝锌铝镁镀层（如成分为55%al-1.6%si-43%zn-0.4%mg，工作温度约600℃）产线，此问题尤为严峻。较高的锌液温度导致锌元素剧烈挥发，生成大量锌灰（主要成分为zno）。这些锌灰随退火炉内保护气体流动，极易附着并堵塞位于退火炉末端的快冷器（冷却器）的换热翅片，导致其冷却效率急剧下降。

2、冷却能力的丧失造成入锌锅带钢温度（potentrytemperature,pet）无法有效降低，常高于锌液温度。高温带钢成为持续热源，并向锌液大量传热，这导致：1）为平衡热量，锌锅感应加热器需长期低功率运行，其产生的电磁搅动力（electromagneticstirring,ems）严重不足，无法使生成的锌渣悬浮并被带钢带走；2）高温加剧了带钢表面铁元素向锌液中的溶解，形成更多的fe2al5等锌-铁合金渣。

3、“高pet→高铁溶出→多锌渣生成”与“低ems→弱渣滓排出→锌渣堆积”两个过程相互耦合，形成恶性循环。堆积的锌渣会：侵占锌锅有效容积，影响热稳定性；导致沉没辊、稳定辊等设备安装精度劣化，引发板形缺陷与锌层不均；严重时包裹感应器线圈，造成绝缘损坏、接地短路甚至线圈烧损，威胁生产安全。传统应对方法如周期性人工清渣、工艺参数微调等，均属被动治标，无法打破上述恶性循环，且影响生产连续性，增加维护成本。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的系统及方法，能够同时解决“铁元素过量输入”和“锌渣滞留积聚”这两个根本问题，从而根治高铝锌铝镁镀锌线的锌锅结渣难题，保障产线长期稳定、高效、低成本运行。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的系统，包括沿带钢处理方向依次设置的清洗段、退火炉及锌锅；其中，所述退火炉末端快冷段集成设置有带钢入锅温度保障模块100，所述清洗段内设置有带钢表面洁净模块200，所述锌锅设置有锌液动态净化模块300；

4、所述带钢入锅温度保障模块100用于维持快所述快冷段中快冷器的冷却效率以限制入锌锅带钢温度，其包括气氛隔绝单元和在线主动清灰单元；

5、所述带钢表面洁净模块200包括安装于所述清洗段内的多对双主动刷辊组，用于去除带钢表面的氧化物和铁粉残留，以减少铁元素输入源；

6、所述锌液动态净化模块300包括安装于所述锌锅内的高功率电磁搅动装置，用于驱动锌液循环流动，形成足够的剪切力以防止锌渣颗粒沉淀，并使悬浮锌渣被移动的带钢表面捕获而带出锌锅；

7、所述带钢入锅温度保障模块100、带钢表面洁净模块200和锌液动态净化模块300均与系统控制器电性连接。

8、优选的，所述气氛隔绝单元包括独立设置于所述快冷段炉壳上的保护气体进气口和排气口，且所述进气口通入有气体流量与压力可调的保护气体，用于在所述快冷段内形成微正压气氛屏障，以阻隔从退火炉均热段、缓冷段扩散而来的含锌灰气流进入所述快冷器中。

9、优选的，所述在线主动清灰单元包括布置在所述快冷器换热片组上风侧的吹扫喷嘴阵列与对应的电控阀，以及设于快冷器进出口的压力传感器，所述吹扫喷嘴阵列用于喷射高压氮气流以清除附着在快冷器换热片上的锌灰。

10、优选的，所述在线主动清灰单元的吹扫喷嘴阵列采用氮气作为吹扫介质，并按照预设时间周期或根据快冷器前后压力传感器压差信号条件触发，以执行在线氮气吹扫。

11、优选的，所述双主动刷辊组沿所述清洗段内带钢两侧对称布置，且两侧刷辊以1.2~1.5倍带钢速度的线速度反向转动，使刷辊与带钢表面之间始终保持预设刷洗剪切力，以有效去除带钢表面的嵌入式铁粉。

12、优选的，所述高功率电磁搅动装置以“双线圈模式”在额定高功率下稳定运行，其在生产过程中维持运行功率不低于500kw。

13、基于同一发明构思，本发明还提供了一种防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的方法，其采用如上所述防治高铝锌铝镁镀锌线锌锅结渣的系统，主要包括如下步骤：

14、s1，铁元素输入抑制：

15、s1.1入锅温度精准管控：启动带钢入锅温度保障模块，通过气氛隔绝单元向快冷段通入保护气体，维持快冷段微正压，形成反向气流屏障，阻挡退火炉上游含锌灰气流侵入快冷器；同时通过在线主动清灰单元定期清除换热片表面锌灰，以保障快冷器换热效率稳定，将入锌锅带钢温度始终控制在预设目标值以下；

16、s1.2 带钢表面深度洁净：启动带钢表面洁净模块，控制双主动刷辊组以设定速比反向转动、保持稳定压下量，对带钢进行连续剪切刷洗，去除带钢表面残留的铁粉、氧化铁皮及杂质，减少随带钢进入锌液的铁元素总量；

17、s2，锌渣动态清除：

18、s2.1纵向循环流场构建：控制锌液动态净化模块以双线圈高功率模式运行，维持额定高功率输出，在锌锅内部形成贯穿全锅的纵向对流循环流场；

19、s2.2 悬浮锌渣连续带出：在强电磁搅动作用下，使锌液中生成的微细锌渣颗粒悬浮于锌液中；其中随锌液循环流动至带钢浸入区域的悬浮锌渣，与连续上行的带钢表面充分接触并被吸附，随带钢一同离开锌锅，一实现锌渣的连续动态清除；

20、s3，参数协同闭环控制

21、系统控制器实时采集运行参数，根据带钢规格、运行速度及镀层成分的变化，采用协同闭环控制算法动态调整保护气体流量，以维持稳定的防结渣效果。

22、优选的，在步骤s1中，所述在线主动清灰单元采用压差触发模式或定时模式控制启动：当采用压差触发模式时，实时监测快冷器进出口的压力传感器压差信号值，并在所述压差信号值≥预设压差阈值时，自动开启吹扫喷嘴阵列的电控阀，以执行在线氮气吹扫；

23、当采用定时模式时，则按照预设时间周期，自动启停所述吹扫喷嘴阵列的电控阀。

24、优选的，在步骤s2中，所述锌液动态净化模块的运行功率维持在500kw至设备额定上限之间，使锌锅锅底区域锌液流速不低于0.3m/s，保证粒径≤50μm的锌渣颗粒始终处于悬浮状态。

25、优选的，在步骤s3中，所述协同闭环控制算法，计算公式如下：

26、

27、式中，为实时工况下的保护气体体积流量；为产线基准生产工况对应的保护气体基准流量，其由现场热平衡与炉压标定确定；分别为实时带钢运行速度、带钢厚度、带钢宽度；分别为基准工况对应的带钢速度、厚度、宽度；为镀层成分修正系数，其依据带钢镀层各元素占比标定确定。

28、本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

29、1、本发明通过入锅温度管控与表面洁净处理双向抑制铁元素输入：一方面通过气氛屏障与在线清灰稳定快冷器冷却能力，精准控制入锅带钢温度，避免高温带钢加剧铁溶出；另一方面通过深度刷洗去除带钢表面铁粉杂质，从前端减少铁源带入，从根源上降低锌渣生成速率；

30、2、本发明通过高功率电磁搅动构建锌液整体循环流场，打破了传统低功率运行下锌渣沉降堆积的弊端，使生成的微细锌渣始终处于悬浮状态，并借助带钢连续运行实现锌渣的动态带出，无需停机清渣即可维持锌锅内部洁净，有效解决锌渣滞留积聚问题；

31、3、本发明采用协同闭环控制算法，可适配不同规格带钢与镀层产品的生产工况，在保障镀层质量的前提下，显著延长锌锅连续运行周期，减少停机清渣与设备维护频次，降低人工与运维成本。